Name: 시뮬레이션 구멍 치과 복합의 수축은 디지털 이미지의 상관 관계로 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: 배우세요 디지털 이미지 상관관계법을 이용하여 레진 복합체로 복원된 모형 치아 구멍의 중합 수축 변형률 분포를 측정하는 방법입니다. 이 기술은 치과 복합 수복재의 개발 및 임상 적용에 중요한 데이터를 제공합니다.

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이 연구는 생체 재료 및 생체 역학에 대한 미네소타 치과 연구 센터 (MDRCBB)에 의해 지원되었다.

참고 : 재료 목록에 나열된, Z100, Z250 및 LS를 : 3 개의 치과 수지 복합 재료는 유리 구멍을 이용하여 연구 하였다. 그 중, LS는 Z250 및 Z100 (~ 각각 2 %와 ~ 2.5 %) 18 ~ 19보다 훨씬 낮은 약 1.0 %의 부피 수축과 낮은 수축 수지 복합,로 알려져있다. 장비 및 본 연구에서 사용 된 다른 재료는 재료 목록에 나와 있습니다. 1. 모델 구멍 준비 <ol><li> 저속 다이아몬드 톱을 사용하여 10 mm 길이의 짧은 막대에 긴 원통형 유리 막대, 직경 10 ㎜를 잘라. </li><li> 근심-교합-원위부 (MOD) 공동 적응 저속 다이아몬드 톱을 사용하여 각 시편에 3mm (폭) × 2mm (깊이)를 측정한다 (그림 1) 절단. </li><li> 도 1에 도시 된 바와 같은 치수와, 상기 캐비티의 길이에 수직 인 평면을 생성하기 위해 각각의 원통형 시편을 폴란드어. 평면은 FO 정밀한 허용cusing 및 복원에 대한 이미지 보정. 금후,이 관찰면이라고한다. </li><li> 테스트 세 가지 물질 각각에 대한 3 개의 시료 준비 : Z100, Z250 및 LS를; 재료의 표를 참조하십시오. </li></ol> 2. 구멍은 수지 복합 필링 <ol><li> 모든 유리 캐비티 표면 silanize하는 브러쉬 세라믹 프라이머의 얇은 층을 적용한다. 이것은 유리 표면 및 수지 복합체의 사이에 접착한다. </li><li> 약 1 분 후, 접착제의 얇은 층을 적용한다. 복합 Z100과 Z250를위한 복합 LS와 Adper 단일 결합 플러스 LS 접착 시스템을 사용합니다. </li><li> 치료 빛과 기간 제조 업체의 지침에 따라 (10 ~ 20 초) (자료 표)에 접착제를 치료. </li><li> 도 2에 도시 된 바와 같이, 관찰면 이외 검은 테이프와 복원을 둘러싼 모든 유리 표면을 커버. 목적은 경화 광이 도달하지 않는 것입니다실제 치아에 발생하지 않습니다 주위의 투명 유리를 통해 합성 수지. </li><li> 수지 복합으로 캐비티를 대량 채우고 모든 표면을 평평 초과를 다 쳤어요. </li></ol> 3. 표면 도장 <ol><li> 이제 수지 복합체의 일부를 포함 관찰 표면에 백색 페인트의 박층 스프레이. </li><li> 고 대비 얼룩을 만들기 위해 페인트에 즉시 일부 검은 미세 숯 가루를 뿌린다. 얼룩의 불규칙한 모양을 파악하고 그들의 움직임을 추적 할 수있는 DIC 소프트웨어를하는 데 도움이됩니다. </li></ol> 4. 샘플 장착, 치료 및 사진 촬영 <ol><li> 도 2를 참조하면, 홀더 (C)에 시험편 (E)을 배치하고, 나사 (D)로 조인다. 이어서, 큰 수평 빔의 단부에 전체 단위를 배치. </li><li> 그들이 observatio 대향되도록 동일 빔에 CCD 카메라와 노란색 조명 LED 빛을 확보N면. </li><li> 프리 클램프 스탠드를 사용하여, 그 선단이 상기 시료 약 1mm가되도록 광중합 위치. </li><li> 이전의 치료에 대한 참조 이미지를 제공하기 위해 시편의 사진을 촬영합니다. </li><li> 20 초 동안 수지 복합 치료. </li><li> 치료 후에 5 분에서 다른 사진을 찍습니다. </li><li> 관측 표면과 같은 위치에 교정 블록을 배치하고 사진 촬영을합니다. 교정 블록의 크기는 정확하게 알려진 간격 원형 점의 배열이 포함되어 있습니다. </li></ol> DIC 소프트웨어와 함께 5. 이미지 분석 <ol><li> 각 샘플 전에 하나 DIC 소프트웨어로, 치료 후 하나 찍은 두 사진을 가져옵니다. </li><li> 이미지의 사이즈를 측정하고 보정 블록의 화상을 이용하여 이미지 왜곡을 보정. . </li><li> 분석을위한 관찰면에서 관심 영역을 정의합니다. </li><li> 64 X 64 픽셀로 광장 집합 창문의 크기를 정의첫 번째 반복하고 두 번째 반복 20 32 × 32 픽셀. 50 %로 중첩을 정의합니다. </li><li> 변위 및 응력 분포를 계산하기 위해 치료 전에 촬영 한 참조 이미지로 치료 후 촬영 이미지의 상관 관계. </li></ol>

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</ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

수축 변형 측정을위한 동일한 형상 및 치수와 유리의 공동 사용으로 인해 크기, 해부학과 자연 인간의 이빨의 재료 특성의 차이에 따라 결과의 편차를 최소화하는 것이 었습니다. 또한, 본 연구에 사용 된 용융 실리카 유리는 지금까지 기계적 거동 21-22 관한 한 자연 치아에 적합한 침출 물질 만드는 에나멜 유사 영률을 갖는다. 실제 치아 보철물에, 수지 복합체는 대부분 오히려 법랑질 상아질에 결합하고,이 치아 조직 사이의 강성 차이가 있지만, 부드러운 치아 모델과 얻어진 변형률 분포의 관점에서 매우 상이 할 것으로 예상되지 않는다 값이 다를 수있다하더라도 그 패턴. 세라믹 프라이머의 응용 및 적절한 접착제, 수지 복합체 및 유리 캐비티 벽 사이의 강한 결합이 수축 응력이 완전히 시험편에서 발전 할 수 있도록 보장했다복원의 결합 해제하지 않고 남자. 크랙이 주로 큰 캐비티가 사용되고 있었다 Z100, 가득 일부 유리 표본에서 발견 되었기 때문에 사실, 유리와 수지 복합체 간의 결합 강도는 유리의 파괴 강도보다 ...

수지 복합 재료 널리 때문에 자신의 뛰어난 미적 감각과 핸들링 특성의 원기를 회복시키는 치과에서 사용된다. 그러나, 치아 조직에 결합에도 불구하고, 수지 복합 재료의 중합 수축이 개발 수축 응력이 치아 복원 인터페이스 1 -2에 결합 해제의 원인이 될 수 임상 우려 남아있다. 결과적으로, 세균이 침입하고있는 실패한 영역과 이차 우식이 발생할 수 있습니다. 복원이 아니라 톱니에 결합되는 경우 한편, 수축 응력은 치아 조직에 균열이 발생할 수 있습니다. 이들 장애 중 하나는 열적 및 기계적 하중의 많은 수의 사이클을 실시한다 치과 보철물의 수명을 위태롭게 할 것이다. 중합 수축의 긴장과 스트레스를 측정하여 치과 수지 복합 재료 3-4의 개발과 평가에 필수가되었다 </SUP&gt;. 각종 측정 기법 또는 방법 확실 수지 복합 재료의 수축 거동을 측정하기위한 간단한 설치를 제공하는 주요 목적으로 5-11 개발되었다. 그들이 제공하는 측정은 서로 다른 재료의 수축 동작을 비교하기위한 충분한 수 있지만, 그들은 수축 응력이 실제 복원 치아의 개발 방법과 위치에 대한 이해에 도움이되지 않습니다. 특히, 관심의 문제는 공동의 벽이 치과 보철물 12 수축 응력의 생성에 복합 재료와 리드의 수축을 제한하는 방법입니다. 수축 응력, 수지 복합체의 수축 변형의 일부를 생성하기 위하여, 다음을주지 인장 탄성 변형으로 변환 할 수있다. 복원의 변형이 구성 요소를 측정 할 수있는 경우에 따라서 유용 할 것이다. 최근, 광학적으로 전체 필드 스트레인 측정 기술, 디지털 이미지 상관 (DIC)은 무료 shrinka의 둘레에 적용된치과 보철물 13-15에서 수지 복합 재료의 GE뿐만 아니라, 재료 흐름. DIC의 기본적인 아이디어는 그 표면 변위 및 변형 필드 결정할 수있다 그 변형 중에 찍은 화상 군에서의 샘플 표면에 가시적 패턴을 추적하고 상관한다. 풀 필드 둘레 불균일 변형 및 변형 패턴 (13)을 관찰에 특히 유용 DIC 방법의 주요 이점 중 하나이다. 본 연구에서는, DIC는 수축 응력의 개발을 이해하고 탈 결합 가능성 사이트를 식별하기위한 목적으로, 치과 수지 복합 보철물에 변형 패턴을 발견하는 데 사용되었다. 이 정보는 때문에 중합 수축에 복원의 변위를 측정 14 ~ 15 위의 인용 된 작품에서 직접 사용할 수 없습니다. 측정은 복제에 대한 시도로 근심-교합-말단 (MOD) 치아 충치와 치아를 시뮬레이션 모델을 이용하여 실시 하였다실제 치과 보철물의 스트레스 나 긴장을 테. 실제 치아의 사용은 더 해부학 대표적이지만, 그 단점은 결과에 큰 변화가 발생할 해부학, 기계적 특성, 수화의 정도뿐만 아니라 보이지 않는 내부 결함 (14)의 이빨들 상당한 내재 차이이다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 일부 연구는 구강 크기 (16)의 측면에서 그룹화 또는 대리 재료 (17)의 모델을 모두 치아를 대체하여 치아 샘플을 표준화하기 위해 노력했다. 예를 들어, (각각 69 및 83 GPa로)을 에나멜 유사 영률이 알루미늄 모델 교두 편향 (17)에 의해 지시되는 수축 응력의 수준, 수축 응력의 측정에 사용되었다. 소재는 또한 투명성 같이, 유사한 영률 (63 GPA)을 인간의 에나멜에 마련되어 있기 때문에 본 연구에서는, 실리카 유리 모델 (충치)이 대신 사용했다천만에, 표본의 모든 결합 해제 또는 균열은 쉽게 관찰 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>치과 복합재 Z100</td><td>3M ESPE</td><td>N362979</td><td>부피 수축 ~ 2.5 %, 영 계수 ~ 14 GPa</td></tr><tr><td>치과 복합 Z250</td><td>3M ESPE</td><td>N326080</td><td>부피 수축 ~ 2.0 %, 영률 ~ 11 GPa</td></tr><tr><td>치과 복합 LS</td><td>3M ESPE</td><td>N240313</td><td>부피 수축 ~ 1 %, 영 계수 ~ 10 GPa</td></tr><tr><td>세라믹 프라이머</td><td>3M ESPE</td><td>N167818</td><td>Rely X</td></tr><tr><td>LS 시스템 접착제</td><td>3M ESPE</td><td>N391675</td><td>접착제 for compoiste LS</td></tr><tr><td>Adper Single Bond Plus</td><td>3M ESPE</td><td>501757</td><td>접착제 compoiste Z100 및 Z250</td></tr><tr><td>유리 막대&nbsp;</td><td>코닝 Inc.</td><td>Pyrex 7740 붕규산</td><td></td></tr><tr><td>경화 광&nbsp;</td><td>3M ESPE</td><td>Elipar S10</td><td></td></tr><tr><td>화이트 페인트&nbsp;</td><td>Krylon 제품 그룹</td><td></td><td>실내/실외, 플랫 화이트</td></tr><tr><td>숯 가루&nbsp;</td><td>시그마 알드리치, Co.</td><td>BCBH6518V</td><td>Fluka 활성탄</td></tr><tr><td>CCD 카메라&nbsp;</td><td>포인트 그레이 리서치, Inc.</td><td>포인트 그레이 Gras-20S4C-C</td><td></td></tr></tbody></table>

시뮬레이션 구멍 치과 복합의 수축은 디지털 이미지의 상관 관계로 측정

Shrinkage of Dental Composite in Simulated Cavity Measured with Digital Image Correlation

치과 수지 복합 재료의 중합 수축 복합 복원 된 치아의 복원 디 본딩 또는 금이 치아 조직을 초래할 수 있습니다. 위치와 방법을 수축 긴장과 스트레스를 이해하고 이러한 복원 치아에 개발하기 위해, 디지털 이미지의 상관 관계 (DIC)을 중합 수축을받은 모델 보철물 내에서 변위 및 응력 분포의 포괄적 인 뷰를 제공하는 데 사용되었다. 모델 공동 시편은 직경과 길이가 모두 10mm 인 원통형 유리 막대로 만들어졌다. 각 시험편을 제조 근심 - 교합-말단 (MOD) 공동의 치수는 각각의 폭과 깊이 3mm 및 2mm를 측정 하였다. 수지 복합과 공동을 충전 한 후, 관찰에서 표면은 흰색 페인트의 첫 번째 얇은 층과 높은 콘트라스트의 얼룩을 만들 수있는 다음 좋은 검은 숯 가루를 살포했다. 그 표면의 사진은 다음 후 경화 5 분 전에 촬영했다. 인터넷nally는,이 사진은 변위 및 변형률 분포를 계산하는 DIC 소프트웨어를 사용하여 상관 관계가 있었다. 수지 복합체는 복원이 가장 큰 변위를 갖는 하향의 상단 중앙 부분과, 상기 캐비티의 바닥을 향해 수직으로 수축. 동시에, 그것의 세로 중앙선을 향해 수평으로 수축. 복합체의 수축은 주변의 복원 교두 처짐 및 높은 인장 변형의 결과로, &quot;치아 복원&quot;계면 근방에서 재료를 연신. 공동 벽 또는 바닥에 가까운 재료는 주로 인터페이스에 수직 인 방향으로 직접 변종을했다. 이 직접 변형 성분의 합산 복원 주변의 비교적 균일 한 분포를 보여 주며 그것의 크기는 재료의 체적 수축률 균주 대략 같게.

3 개의 시료는 각 물질에 대한 검사를했다. 필요한 경우, 각각의 시험 후, 시험편을 현미경을 사용하여, 눈으로 검사하거나 하였다. &quot;치아 복원&quot;인터페이스 또는 균열에 명백한 디 본딩은 발견되지 않았다. 이미지의 해상도는 5.8 mm의 픽셀 사이즈와 1600 X 1180 픽셀이었다. 32 픽셀의 서브 세트의 창 크기, 변위 분포의 공간 해상도는 약 186mm였다. 그림 3은 Z250로 만든 경화 복원의 변위 벡터의 전형적인 플롯을 보여줍니다. 다른 수지 복합 재료 시편 유사한 변위 플롯을 생산. 이는 수지 복합체는 캐비티의 바닥을 향해 수축과 복원 상단 중앙 부분이 가장 큰 변위를 하방으로 한 것으로 볼 수있다. 이러한 하향 변위가 점차 회복 내에서 깊이 감소. 동시에, 수지 복합 contracte수평 변위가 영 (0) 복원의 수직 중간 선을 향해 수평 거라고. <p c...

치과 수지 복합 수복물의 중합 수축 응력의 공간적 발전을 이해하기 위해서는, 디지털 이미지의 상관 관계는 중합 전후에 찍은 복구 이미지의 상관 관계를 복원 모델 유리 충치의 전체 필드 변위 / 변형 측정을 제공하는 데 사용되었다.

Polymerization shrinkage of dental resin composites can lead to restoration debonding or cracked tooth tissues in composite-restored teeth. In order to ...

이 절차의 전반적인 목표는 디지털 이미지 상관법(digital image correlation)을 사용하여 레진 복합재로 충전된 모델 치아 와동이 광중합될 때 발생하는 수축 변형률 분포를 밝히는 것입니다. 이를 위해 먼저 충전된 와동과 필요한 관찰이 가능한 표면을 가진 모델 치아를 제작합니다. 두 번째 단계는 관찰 대상인 시편 표면에 스페클 패턴(speckled pattern)을 생성하여, 이미징을 통해 변형을 포착할 수 있도록 하는 것입니다.다음으로, 레진 복합체의 광중합 전후의 반점 표면 이미지와 보정을 위한 이미지를 캡처합니다. 마지막 단계는 중합 전후에 촬영된 이미지를 비교하여 치아 모델 표본의 변형을 결정하는 것입니다. 이미지 상관관계 원리를 이용하여, 결과적으로 레진 복합체가 치아 표면에서 탈락할 수 있는 변형 집중 영역을 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.스트레인 게이지와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 DIC가 전체 관찰 표면에 걸친 변형률 분포의 시각적 이미지를 제공할 수 있다는 점입니다. 이 방법은 수축 수준이나 중합 과정으로 인해 유발되는 응력과 같이 치과 수복용 레진 포괄물 개발의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실험 절차의 시연은 제 연구실의 주니어 과학자인 Ian Huxford가 진행하겠습니다. 첫 번째 단계로 치아 모델을 제작합니다.Sica 유리 치아 모델은 직경 10 mm의 긴 원통형 유리 막대에서 시작합니다. 저속 다이아몬드 톱을 사용하여 막대를 10 mm 길이의 원통형으로 절단합니다. 여기에 표시된 것처럼 원통이 적절한 길이가 되면, 톱을 조절하여 각 원통의 한쪽 끝에 너비 3 mm, 깊이 2 mm의 홈을 가로질러 절단함으로써 근심-교합-원심 와동을 형성합니다.다음으로 실린더 끝단에 공동 연마를 수행하여 공동 길이에 수직인 평면을 만듭니다. 이 관찰면은 수복물의 초점 조정 및 이미지 보정에 활용됩니다. 다음 단계는 공동을 충전하는 것입니다.와동 세척 후, 브러시와 세라믹 프라이머를 준비합니다. 브러시를 사용하여 모든 유리 와동 표면에 세라믹 프라이머를 얇게 도포하여 레진 복합재와의 접합이 가능하도록 합니다.약 1분 후, 레진 복합체에 적합한 접착제를 얇게 도포합니다. 광중합기를 사용하여 제조사의 지침에 따라 접착제를 중합합니다. 약 10~20초 후, 관찰면을 제외한 모든 유리 표면을 검정색 테이프로 덮습니다.이렇게 하면 광중합기가 비정상적인 경로를 통해 레진 복합재에 도달하는 것을 방지할 수 있습니다. 이제 와동에 벌크 충전(bulk fill)을 할 준비가 되었습니다. 각 와동을 레진 복합재로 충전하십시오.모든 표면이 평평해지도록 과도한 부분을 긁어냅니다. 다음 단계를 위해 스프레이 도포가 가능한 흰색 페인트와 숯 가루를 준비하십시오. 페인트 작업부터 시작합니다.레진 복합물이 포함된 관찰 표면에 흰색 페인트를 얇게 뿌립니다. 페인트가 마르기 전에 숯 가루를 즉시 뿌려 소프트웨어에서 추적 가능한 고대비 반점들을 생성합니다. 숯 가루는 관찰 표면 위에 얇고 균일하게 도포되어야 합니다.본 실험은 시편 홀더와 대형 수평 빔이 장착된 기제작 플랫폼을 사용하여 수행됩니다. 한쪽 끝에 부착 가능한 샘플 홀더의 위치를 향하도록 빔에 CCD 카메라와 조명이 설치되어 있습니다. 시편 장착을 시작하기 위해 홀더를 준비하십시오.모델 공동 시편을 홀더에 넣습니다. 그런 다음 나사를 조여 시편을 고정합니다. 이어서 홀더를 수평 빔의 끝부분에 장착합니다.시편의 관찰면이 카메라 렌즈를 향하게 하고, 조명을 켜고 레진 표면의 눈부심을 줄일 수 있도록 위치를 조정하십시오. 이제 조절 가능한 클램프가 달린 스탠드를 사용하여 치아 모델 위에 광중합기를 배치하십시오. 모든 배치가 완료된 후, 광중합기의 팁은 시편 상단에서 약 1 mm 위에 위치해야 합니다.경화시키기 전 CCD 카메라를 사용하여 시편의 참조 이미지를 촬영합니다. 그런 다음 램프를 켜고 레진 복합체를 20초 동안 경화시킵니다. 램프를 끈 후 5분을 기다렸다가 교정을 위해 시편의 이미지를 다시 촬영합니다.교정 블록을 준비합니다. 이 블록은 크기와 간격이 알려진 특징물들을 가지고 있습니다. 시편을 제거하고, 관찰 표면과 동일한 위치에 이 블록을 배치합니다.블록의 사진을 찍습니다. 시편 분석은 디지털 이미지 상관(DIC) 소프트웨어에서 수행합니다. 경화 전후의 이미지를 불러온 다음, 보정 데이터를 사용하여 등록합니다.다음으로, 관찰 표면 이미지에서 관심 영역을 지정합니다. 두 번의 반복 수행 각각에 대해 정사각형 서브셋 창의 크기를 정의합니다. 64 by 64 pixels의 더 큰 크기를 사용하십시오.첫 번째 반복 단계에서는 32 x 32 픽셀의 더 작은 크기를 선택하고, 두 번째 반복 단계에서는 인접한 서브셋 윈도우 간의 중첩도를 50%로 정의하며, 경화 후 촬영한 이미지와 경화 전 촬영한 참조 이미지를 상관 분석하여 변위 및 변형률 분포를 계산합니다. 이는 Z two 50으로 제작된 경화된 수복물의 변위 벡터를 나타내는 전형적인 도표입니다. 이 도표는 사용된 모든 레진을 대표합니다.화살표는 변위의 방향을 나타내며, 색상은 오른쪽에 표시된 것과 같이 크기를 나타냅니다. 레진 복합체는 와동 바닥으로 수축했으며, 상단 중앙 부분에서 가장 큰 하향 변위가 나타납니다. 동시에 레진 복합체는 변위가 0인 수직 중앙선을 향해 수평으로 수축했습니다.빨간색으로 표시된 수평 인장 변형률 집중은 두 개의 수직 치아 수복면을 따라 나타납니다. 더 푸른색으로 표시된 더 높은 수평 수축 변형률은 수직 측벽 인접 부위와 수복물의 상단에서 관찰됩니다. 수직 수축 변형률의 이 묘사는 공동의 깊이가 깊어짐에 따라 점진적으로 증가함을 보여주며, 수직 인장 변형률은 바닥면에서 관찰됩니다.두 변형률 성분을 합산하여 단순 총 직접 변형률의 평균으로 정의했을 때, 복원 영역 내에서 수축 변형률이 비교적 균일하게 분포되는 것이 관찰되었습니다. 세 가지 레진 복합체의 샘플 전반에 걸쳐 동일한 수평선을 따라 단순 총 직접 변형률의 평균을 측정한 결과 이러한 곡선들이 도출되었습니다. 복합체 LS가 가장 낮은 단순 총 수축 변형률을 나타냈으며, Z 2 50, Z 100 순으로 뒤를 이었습니다.세 가지 재료 모두 계면에서 약 1%의 유사한 인장 변형률 집중을 보였습니다. 이 절차를 수행할 때는 관찰 표면에 정교한 스펙클 패턴을 생성하고 그 치수를 보정하는 것이 매우 중요합니다. 이 영상을 시청함으로써, 레진 복합체로 수복된 치아가 중합될 때 발생하는 수축 변형률 분포를 검토하기 위해 디지털 이미지 상관법(digital image correlation)을 사용하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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